信息技術在發動機理實一體化教學中的應用探討

【摘要】隨著計算機技術發展迅速，仿真技術慢慢走進了職業教育者的眼中，成為汽車維修專業中職教育的有力助手。在實際教學中，通過操作仿真對即將進行拆裝的內容結構進行認識，并仿真操作拆、測、裝等步驟，然后進行實訓操作，從而解決了理論教學中因為內部結構原理講解不直觀，學生難理解;實訓教學中因為學生認識不全面、操作不當而導致設備損壞嚴重等問題。本文就實際教學中仿真技術的應用實例來探討計算機仿真技術在發動機教學中的應用。

【關鍵詞】信息技術? 發動機? 理實一體化教學? 應用研究

【課題項目】福建省教育科學“十三五”規劃 2020 年度課題《信息技術在發動機理實一體化教學中的應用研究》，立項批號：FJJKZJ20-1360。

【中圖分類號】G712 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）30-0052-02

國務院印發《國家職業教育改革實施方案》指出，沒有職業教育現代化就沒有教育現代化。教育部《教育信息化2.0行動計劃》指出，到2022年基本實現“三全兩高一大”的發展目標，即教學應用覆蓋全體教師、學習應用覆蓋全體適齡學生、數字校園建設覆蓋全體學校，信息化應用水平和師生信息素養普遍提高，建成“互聯網+教育”大平臺，推動從教育專用資源向教育大資源轉變、從提升師生信息技術應用能力向全面提升其信息素養轉變、從融合應用向創新發展轉變，努力構建“互聯網+”條件下的人才培養新模式、發展基于互聯網的教育服務新模式、探索信息時代教育治理新模式。無論是全國職業院校教師信息化比賽，還是教學能力比賽，都離不開信息化手段的應用，均考察教師如何將信息技術融合到教學中，如何有效應用到教學設計中去。信息化建設也是近幾年福建省職業教育改革發展示范校、示范校現代職業院校建設、高水平職業院校和高水平專業群建設的重要任務。職業院校的信息化建設已經從“重硬件建設”向“重軟件應用”轉變，已經成為推動職業教育高質量發展的重要抓手，成為提升學校治理能力、“三教改革”和教育教學水平的有效手段。職業院校理實一體化教學是經過實踐證明的一種有效的教學方法，信息技術在理實一體化教學中的應用，必將更好地促進“三教改革”，推動課堂革命，引導學生有效學習，更好地培養高素質技術技能型人才。

一、核心概念

（1）信息技術：在傳統教學的基礎上，能直觀呈現教學細節、突破重難點、提高學習效率的技術稱為信息技術，主要包括圖片、微課視頻、多媒體課件、仿真操作軟件、數字化教學平臺、直播軟件等。

（2）理實一體化教學：在發動機教學實施的環節中，將理論教學與實踐教學有機融合，在講解理論的過程中開展實操，使直觀與抽象的教學方式交錯出現，充分發揮學生主體、教師主導的優勢，調動學習興趣，實現教、學、做同時進行的效果，提高教學質量。

（3）信息技術與理實一體化教學的融合：在理論學習過程中，針對抽象的發動機專業知識，在傳統教學的基礎上借助圖片、動畫等信息化手段直觀呈現，學生能快速掌握結構原理，然后進行仿真操作學習步驟，最后按照步驟進行實操，從而掌握發動機的結構組成、工作原理、拆裝與檢測方法。

二、國內外同一研究領域現狀與研究價值

在國外，虛擬仿真技術在汽車領域的應用已經很成熟，但更多的是應用在汽車的研發、設計以及故障診斷方面，比如在自動變速箱的故障仿真方面就做得非常突出。而當前，我國計算機技術發展迅速，隨著計算機技術的快速發展，計算機仿真在各行各業的應用也逐漸增多。近年來，計算機虛擬仿真技術在教育教學中慢慢凸顯出來，尤其在一些機械類專業教學中。據悉，中國農業大學等高等院校的車輛專業已率先創辦了在虛擬仿真技術的軟硬件條件下的實訓室，來輔助車輛專業課程的實訓教學。

國內很多科技有限公司陸續開發了很多虛擬仿真軟件來技術支持虛擬仿真技術在教育教學中的應用。借此，高等職業院校及中職院校也陸續把目光聚焦于此，但在中職學校，有些學校為實訓場所采購了部分虛擬仿真軟件，也有嘗試將其應用于實際教學，但目前還缺少相關的系統實訓教學模式及相關教學課程體系。因此，該課題研究具有極大的研究空間，對汽車維修專業的實際教學極大的實用價值。

就現有的發動機實訓課程中遇到的問題，如在校學生人數太多，無法實現學生全部參與;學生由于操作次數頻繁及失誤對教學資源的損壞，損耗巨大，增大教學設施成本等急需解決問題，嘗試引進仿真技術，讓學生在仿真軟件上操作規范化后再實操，將汽車發動機實訓教學與仿真技術有機融合，考查學生的學習效果及對現有教學問題的解決效果。

三、信息技術在發動機理實一體化教學中的應用案例

信息技術在發動機理實一體化教學中，都得到廣泛運用，其中在發動機的拆裝教學中，表現尤為突出。針對現階段大班課程中，發動機拆裝實訓教學中仍存在工位不夠，很多同學在課堂上閑置狀態。此外，更嚴重的就是由于學生對拆裝步驟不熟，動作不規范而造成工具機器的損壞較嚴重，而仿真技術很好地解決了這些問題。

（一）案例課題1：汽缸蓋的拆裝

汽缸蓋的拆裝，是比較簡單的發動機實訓項目，但由于拆裝過程中用到的扭矩較大，所以經常會造成螺栓的滑絲、損壞。而仿真技術，用計算機創建一個虛擬的仿真場景，學生可以通過仿真選取工具進行拆裝仿真，而整個仿真操作過程中，有規范的步驟引導，如出現錯誤則不能進行下一步。在操作過程中也會規范操作動作。比如，拆卸和安裝螺栓時，套筒應與螺栓安裝面垂直且螺栓帽完全套入套筒內，如操作過程中，套筒位置不到位則會有警示音，不能繼續操作。當學生在仿真軟件上能達到標準時再進行實際操作，這樣就很大程度規范了操作動作，降低了不必要的損耗。

（二）案例課題2：氣缸圓柱度的測量

氣缸圓柱度的測量課題實施過程中，發現難點較多，第一，測量步驟繁瑣，學生不易掌握;第二，需要用到的量具較多，學生在組裝、讀數方面都需反復練習;第三，量缸表在氣缸內垂直度及上中下幾個關鍵位置的把握都有困難，需要反復練習。而傳統的教學模式，教具有限，量具又是精密儀器，稍有操作不當，容易損壞，導致要達到對實訓內容完全掌握的教學目標非常耗時耗設備。而本課題研究過程中，引入信息技術，通過微課視頻、仿真技術，讓學生在課前、課中、課后“三課堂”對以上難點反復學習、吸收，熟悉操作步驟。尤其通過仿真技術，去反復練習量缸表安裝的預緊力，在氣缸內垂直度的把握，經教學實施，均達到良好的效果。

（三）案例課題3：發動機冷卻系統大小循環的控制件-節溫器

發動機冷卻系統的學習中，大小循環的學習是重中之重，而大小循環的關鍵零部件就是節溫器。教學過程中發現，通過動畫呈現講解了大小循環的工作過程及節溫器的工作原理，但學生還是不能真正理解實際工作中大小循環在節溫器殼體中的實際水路。探究其原因，在于節溫器的大小循環控制，不僅需要理解節溫器的工作原理，還需要與節溫器殼體相結合，形成主副閥門的水路。此時，借助仿真技術，通過建模呈現出真實的場景，模擬真實的發動機不同工況、不同水溫下節溫器的工作過程，真實呈現大小循環的切換過程，從而更好地讓學生理解了大小循環的真實水路。

四、信息技術在發動機理實一體化教學中所達到的效果

將信息技術充分應用到發動機課程的教學中，達到了預期的效果：

（1）調動了學生的學習主動性。現在中職學生往往熱衷于網絡游戲，而仿真軟件就像一款網絡游戲一樣，帶有一定的趣味性，又具有專業性，操作過程中學生必須開動腦筋認真分析問題，從而才能準確地解決問題，予樂于教，大大提高了學生的主動性。

（2）解決了教學中的重難點。通過仿真軟件的，不僅在課堂上幫助教師呈現重難點，學生更易理解重難點，還使實訓內容變得可預習、可復習，使得重難點得以充分鞏固，從而突破教學重難點。

（3）解決了教學場地和設備問題。學生通過仿真軟件操作熟練后再進行實際操作，提高了操作效率，節省了實訓場地，降低了實訓設備的損耗。

（4）減輕了教師的負擔。教師可根據仿真軟件后臺數據監測學生的操作過程，在實操過程中能有針對性的指導，相對傳統的教學模式，大大提高了教師指導效率，從而減輕了教師負擔。

五、結語

仿真技術只是模擬了真實的實訓設備，就目前技術層面的水平來講，還達不到與真實實訓設備完全一致。因此，它現在還只能是一種較好的、較為先進的輔助教學手段，在提高教學效率、節約實訓成本方面，在汽修教學中具有舉足輕重的作用。但要練到更為扎實地掌握汽車維修技術，還要積極引導學生在仿真技術的基礎上，在真實的汽車實訓中苦練專業技術。當然，在未來的中等職業學校汽車維修專業教學中，隨著這一技術的不斷發展完善，引進汽修仿真技術將會很好地把汽車的各個零部件的構成、技術分解、性能檢驗、技術調整以及拆卸與裝配等環節緊密結合起來。借助現代信息技術裝備來虛擬和再現這些場景，可以使得學生更加靈活地對汽車構造原理和維護操作技術進行模擬訓練，更好地掌握實際操作的技術與方法，掌握學習訓練的要領。既然運用現代仿真技術在中等職業學校汽車維修專業教學中可以有效縮短汽修技術工人的培養時間，減少教學實習 場地與訓練器材等的投入費用，具有良好的社會與經濟效益，那么在實際教學實踐中何樂而不為呢？

參考文獻：

[1]劉亞麗，吳賀利.虛擬仿真技術在汽車實訓中的應用[J].汽車實用技術，2019（8）：239-240.

[2]鐘杰鵬.虛擬仿真技術在汽車維修教學中的應用[J].時代汽車，2018（4）：56-57.

作者簡介：

陳惠群（1969年-），男，漢族，福建泉州人，高級講師，工學學士，研究方向為中職教育、理實一體化教學模式。